JPH11280299A - 制振建物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コアウォール間に制振ダンパーを適切に配置
してコアの振動性状を最適なものとし、これにより、建
物の制振性能を向上させるとともに、あわせて、風荷重
等による振動を制御して建物の居住性の向上を図る。 【解決手段】 柱と梁からなる架構本体の中心部に上下
方向に貫通するコアが形成された制振建物１１におい
て、コアを構成するコアウォール７’，７’間に境界梁
８，８，…を架設し、オイルダンパー１６を、その一端
１６ａを境界梁８側に固定するとともに、他端をコアウ
ォール７’側に固定した状態で設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地震時に建物に入
力される振動エネルギーを低減するように形成された制
振建物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の制振建物の代表的なものとして
は、建物の各所に制振ダンパーを設置し、地震時には建
物各所に生じる相対変位（層間変位等）を利用して、ダ
ンパーに仕事をさせ、これにより建物の振動エネルギー
の低減を図るものが挙げられる。

【０００３】ところで、このような制振建物を高層建築
に適用した場合の例として、図５に示すようなものが提
案されている。図５に示す建物１においては、その中心
部にコア（主架構）２が配置され、コア２の周囲には、
コア２よりも剛性の小さい副架構３が設けられている。
また、コア２と副架構３との間には、制振ダンパー５，
５，…が配置されている。このような構造とすることに
より、建物１においては、コア２および副架構３の振動
性状の違いを利用して、地震時に制振ダンパー５，５，
…に変形を与え、これにより優れた制振効果を得ること
ができる。また、建物１においては、コア２を構成する
コアウォール７が全階層に渡り連続的に配置された構成
となっている。これにより、地震時には、このコアウォ
ール７を変形抵抗要素とすることができるが、この場
合、建物１が大規模なものであればあるほどコア２の転
倒モーメントが大きくなり、基礎等に過大な負担が生じ
ることが懸念される。このため、コアウォール７を図６
に示すように、複数のコアウォール７’，７’，…に分
割するとともに、これらコアウォール７’，７’，…を
ダンパー機能を有する境界梁８，８，…によって連結す
ることが提案されている。この場合、境界梁８，８，…
は、鉄筋コンクリートまたは鉄骨製の梁とされ、地震時
には、鉄筋または鉄骨が降伏することにより、履歴系の
ダンパーとして機能することとなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようにコアウォー
ル７’，７’，…間に境界梁８，８，…を介装した場
合、境界梁８，８，…は、エネルギー吸収能力は大きい
ものの、その剛性も比較的大きいために、コア２の固有
周期が長周期化されず、コア２に作用する地震力が依然
として強大なものとなるという問題点があった。また、
建物１が超高層建築物である場合には、風荷重による振
動が卓越することがあるが、境界梁８，８，…は履歴系
のダンパーであり、このような振動には対処が困難であ
った。

【０００５】そこで、本発明においては、コアウォール
間に適切な性能を有する制振ダンパーを配置することに
より、コアの振動性状を最適なものとして建物の制振性
能を向上させるとともに、あわせて、風荷重等による振
動を制御して建物の居住性の向上を図ることを課題とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては以下の手段を採用した。すなわち、
請求項１記載の制振建物は、柱と梁からなる架構本体の
中心部に上下方向に貫通するコアが形成され、該コア
は、平面視した場合に、複数のコアウォールに分割さ
れ、これらコアウォール間には、構造材が架設された構
成となっており、なおかつ、制振ダンパーが、その一端
が前記構造材の一部側に固定されるとともに、他端が前
記コアウォール側に固定された状態で設けられているこ
とを特徴としている。

【０００７】この制振建物は、一般にコアウォール間に
架設される構造材の地震時の部材角が層間変形角の数倍
にも達することに着目し、構造材とコアウォールとの間
に制振ダンパーを架設して、制振ダンパーに大きな変形
を与えることとしたものである。

【０００８】請求項２記載の制振建物は、請求項１記載
の制振建物であって、前記制振ダンパーはオイルダンパ
ーであることを特徴としている。

【０００９】この制振建物においては、オイルダンパー
が微小振動から大規模な振動までの振動エネルギーを良
好に吸収することができる。

【００１０】請求項３記載の制振建物は、請求項１また
は２記載の制振建物であって、前記構造材は、前記コア
ウォール間を連結する境界梁とされ、該境界梁と同一の
構面内に、一対のブレース材が、その一端が、前記境界
梁の双方の端部にそれぞれ固定されるとともに、他端が
互いに対向配置されて接合された状態で設けられ、前記
制振ダンパーは、前記ブレース材の他端と前記コアウォ
ールとの間に設けられていることを特徴としている。

【００１１】この制振建物においては、地震時に、ブレ
ース材の一端とコアウォールとの間の距離寸法が大きく
変化することを利用して、制振ダンパーに仕事をさせる
ことができる。

【００１２】請求項４記載の制振建物は、請求項１から
３のいずれかに記載の制振建物であって、前記制振ダン
パーは粘弾性ダンパーであることを特徴としている。

【００１３】この制振建物においては、粘弾性ダンパー
が、微小振動から大規模な振動までの振動エネルギーを
良好に吸収することができる。

【００１４】請求項５記載の制振建物は、請求項４記載
の制振建物であって、前記構造材は、前記コアウォール
間を連結する床スラブとされ、前記粘弾性ダンパーは
該床スラブの下面に沿って設けられた第一の板体と、該
第一の板体に平行に配置された第二の板体と、これら第
一および第二の板体の間に介装された粘弾性体とを積層
状態に配置した構成とされ、前記床スラブの下方には、
前記コアウォール間を連結する梁材が設けられ、該梁材
の端部と前記第二の板体との間には、斜材が設けられて
いることを特徴としている。

【００１５】このような構成とされるために、この制振
建物においては、地震時に粘弾性ダンパーに良好にせん
断変形を与えることができるとともに、粘弾性体のせん
断変形に伴って発生する熱を床スラブに逃がすことがで
きる。

【００１６】請求項６記載の制振建物は、請求項５記載
の制振建物であって、前記梁材および斜材は一体となっ
てトラス構造を形成することを特徴としている。

【００１７】このような構成とされるために、この制振
建物においては、梁材および斜材が地震時の変形に良好
に追随することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を、図面に基づいて説明する。なお、この実施の形態に
おいて、上述した従来の技術と同様の構成については、
同一の符号を付し、その説明を省略することとする。図
１は、制振建物１１の一部を拡大して示した図である。
ここに、制振建物１１は、先に図５において示した従来
の建物１と同様に、柱と梁からなる架構本体の中心部に
コア２が配置され、その周囲に、コア２より剛性の小さ
い副架構３が設けられた構成とされている。また、コア
２の部分は、図６に示したものと同様に、平面視した場
合に複数のコアウォール７’，７’，…に分割され、な
おかつ、これらコアウォール７’，７’，…間に境界梁
（構造材）８，８，…が設けられた構成とされている。

【００１９】この制振建物１１が従来のものと異なる点
は、境界梁８の下方に、一対のブレース材１３，１３が
設けられていることである。これらブレース材１３，１
３は、境界梁８と同一の構面内に設けられており、その
一端１３ａ，１３ａが境界梁８の両端８ａ，８ａにそれ
ぞれ固定されるとともに、他端１３ｂ，１３ｂが互いに
対向配置されて接合体１５を介して剛接合された構成と
されている。そして、この接合体１５の側部１５ａ，１
５ｂのそれぞれには、オイルダンパー１６，１６の一端
１６ａ，１６ａがピン接合されている。また、このオイ
ルダンパー１６，１６は、その他端１６ｂ，１６ｂがコ
アウォール７’に対してピン接合された構成となってい
る。

【００２０】この制振建物１１においては、図２中に示
すように、地震時の水平振動により、コアウォール
７’，７’が層間変形角θで変形した際に、境界梁８が
部材角θ _Gで回転変位する。この部材角θ_Gの大きさは、
境界梁８の長さ寸法とコアウォール７’の幅寸法との比
によって決まるが、一般的には、層間変形角θの数倍に
も達するものとなる。そして、このように境界梁８が回
転変形した場合、オイルダンパー１６も同様に角度θ_G
で回転変位し、図中に示すように、接合体１５の一方の
側方側においてはオイルダンパー１６が伸長し、また、
他方の側方側においてはオイルダンパー１６が縮むこと
によって、オイルダンパー１６に変形が与えられる。こ
の変形が交互に繰り返されることによって、オイルダン
パー１６，１６が地震による振動エネルギーを吸収し、
制振効果を得ることができる。

【００２１】上述の制振建物１１においては、オイルダ
ンパー１６の一端１６ａを接合体１５およびブレース材
１３，１３を介して境界梁８に固定するとともに、他端
１６ｂをコアウォール７’に固定した構成としたことか
ら、地震時に境界梁８が大きく回転変位することを利用
して、オイルダンパー１６にも大きな変形を与えること
ができ、これにより、優れた制振効果を得ることができ
る。

【００２２】また、制振ダンパーとしてオイルダンパー
１６が用いられるために、大地震時はもちろんのこと、
中小地震や風荷重による振動の低減効果を併せて得るこ
とができ、居住性の向上をも図ることができる。また、
制振ダンパーとして用いられるオイルダンパー１６は、
従来とは異なり、履歴系のダンパーではないために、コ
ア２の全体としての剛性を低下させてコア２に対する地
震入力エネルギーを低減する作用をなすことができる。
さらに、オイルダンパー１６の性能を調整すれば、コア
２の剛性、変形性能を最適なものとすることができる。

【００２３】さらに、この制振建物１１においては、境
界梁８に接合されたブレース材１３，１３の他端１３
ｂ，１３ｂとコアウォール７’，７’との間にオイルダ
ンパー１６，１６を介装したため、ブレースの他端１３
ｂ，１３ｂとコアウォール７’，７’との間の距離寸法
が地震時に大きく変化することを利用して、オイルダン
パー１６，１６に良好に変形を与えさせることができ
る。特に、このような形態とした場合、コアウォール
７’の層間変形が1/100程度の大地震時には、オイルダ
ンパー１６の変形は約５cmにも達することとなり、オイ
ルダンパー１６として100tonの減衰力を持つダンパーを
使用すれば、地震入力エネルギーの約半分を吸収するこ
とが可能である。

【００２４】以上において本発明の一実施の形態を説明
したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものでな
く、構造上の要求等に応じて他の実施の形態とすること
も可能である。

【００２５】図３に示すものは、本発明の他の実施の形
態である。ここでは、コアウォール７’，７’間に、図
１に示した境界梁８に代えて、床スラブ１８が設けられ
ており、床スラブ１８の下方には、正面視略三角形状の
鉄骨トラス１９が設けられている。

【００２６】鉄骨トラス１９は、コアウォール７’，
７’間に架設された梁材２０と、一対の斜材２１，２１
とにより形成されており、斜材２１，２１は、その一端
２１ａ，２１ａが梁材２０の両端２０ａ，２０ａに接合
されるとともに、他端２１ｂ，２１ｂが互いに対向配置
されてピン接合された構成とされている。

【００２７】また、床スラブ１８と斜材２１，２１の他
端２１ｂ，２１ｂとの間には粘弾性ダンパー２３が設け
られている。粘弾性ダンパー２３は、床スラブ１８の下
面１８ａに配置された第一の板体２５と、第一の板体２
５と平行に設けられて斜材２１の他端２１ｂ側に固定さ
れた第二の板体２６と、これら第一および第二の板体２
５，２６間に介装された粘弾性体２７とを積層状態に配
置した構成とされている。

【００２８】制振建物１１をこのような構成とした場
合、地震時の水平振動によりコアウォール７’，７’が
図４に示すように水平変位すると、床スラブ１８に固定
された第一の板体２５と斜材２１の他端２１ｂに固定さ
れた第二の板体２６とが、図中矢印で示すような方向に
相対変位することとなり、これにより、粘弾性体２７に
せん断変形を作用させて、そのせん断抵抗により、コア
ウォール７’，７’の振動を減衰させることができる。

【００２９】この実施の形態においては、制振ダンパー
として粘弾性ダンパー２３が設けられるために、大地震
時から中小地震または風荷重による振動まで広範囲に渡
って振動低減効果を得ることができる。また、粘弾性ダ
ンパー２３の性能を調整することによって、コア２の剛
性、変形性能を最適なものとすることができる。

【００３０】また、床スラブ１８と斜材２１の他端２１
ｂとの相対変位を利用して粘弾性体２７を変形させるた
め、粘弾性体２７にせん断変形のみを作用させることが
でき、これにより良好に粘弾性ダンパー２３から制振効
果を得ることができる。さらに、粘弾性ダンパー２３を
床スラブ１８の下面１８ａに配置したために、粘弾性体
２７の面積を容易に確保することができ、従来の粘弾性
ダンパーとは異なり、粘弾性体の面積を確保するために
粘弾性体と鉄板とを何層にも渡って積層させた複雑なデ
ィテールを採用する必要が無い。したがって、設計・施
工の単純化を図ることができる。また、粘弾性ダンパー
２３を床スラブ１８の下面１８ａに密着させたために、
粘弾性体２７のせん断変形時に発生する熱を床スラブ１
８のコンクリートに伝達してダンパー性能の劣化を防ぐ
ことができる。

【００３１】さらに、鉄骨トラス１９を採用したため
に、梁材２０および斜材２１，２１を地震時の変形に良
好に追随させることができるとともに、粘弾性ダンパー
２３にねじれ・曲げなどの変形が加わることを避けるこ
とができ、粘弾性体２７を良好にせん断変形させること
ができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る制
振建物においては、制振ダンパーの一端をコアウォール
間に架設された構造材に固定するとともに、他端をコア
ウォールに固定したため、地震時に構造材が大きく回転
変位することを利用して、制振ダンパーに大きな変形を
与えることができ、これにより、優れた制振効果を得る
ことができる。

【００３３】請求項２に係る制振建物においては、制振
ダンパーとしてオイルダンパーが用いられるために、大
地震時はもちろんのこと、中小地震や風荷重による振動
の低減効果を併せて得ることができ、居住性の向上をも
図ることができる。さらに、制振ダンパーが、従来とは
異なり、履歴系のダンパーとされないために、コアの剛
性を低下させて地震入力エネルギーの低減化を図ること
ができるだけでなく、オイルダンパーの性能を調整すれ
ば、コアの剛性、変形性能を最適なものとして、さらに
制振性能を向上させることができる。

【００３４】請求項３に係る制振建物においては、一対
のブレース材のそれぞれの一端を境界梁に接合するとと
もに、他端を互いに対向配置して接合し、なおかつこれ
らブレース材の他端とコアウォールとの間に制振ダンパ
ーを介装した構成としたため、ブレース材の他端とコア
ウォールとの間の距離寸法が地震時に大きく変化するこ
とを利用して、制振ダンパーに仕事をさせることがで
き、請求項１または２に係る発明を良好に実現すること
ができる。

【００３５】請求項４に係る制振建物においては、制振
ダンパーとして粘弾性ダンパーが設けられるために、大
地震時から中小地震または風荷重による振動まで広範囲
に渡って振動低減効果を得ることができる。また、粘弾
性ダンパーの性能を調整することによって、コアの剛
性、変形性能を最適なものとし、さらに制振性能を向上
させることができる。

【００３６】請求項５に係る制振建物においては、床ス
ラブと斜材の端部との相対変位を利用して粘弾性体にせ
ん断変形のみを作用させることができ、これにより良好
に粘弾性ダンパーから制振効果を得ることができる。さ
らに、粘弾性ダンパーを床スラブの下面に配置したため
に、粘弾性体の面積を容易に確保することができ、従来
の粘弾性ダンパーとは異なり、粘弾性体の面積を確保す
るために粘弾性体と鉄板とを何層にも渡って積層させた
複雑なディテールを採用する必要が無く、設計・施工の
単純化を図ることができる。また、粘弾性ダンパーを床
スラブの下面に密着させたために、粘弾性体のせん断変
形時に発生する熱を床スラブのコンクリートに伝達して
ダンパー性能の劣化を防ぐことができる。

【００３７】請求項６に係る制振建物においては、梁材
および斜材からなるトラス構造を採用したために、梁材
および斜材を地震時の変形に良好に追随させることがで
きるとともに、粘弾性ダンパーにねじれ・曲げなど変形
が加わることを避けることができ、粘弾性体を良好にせ
ん断変形させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態を示す制振建物の一部
の拡大立断面図である。

【図２】 図１に示した制振建物の地震時の作用を示す
立断面図である。

【図３】 本発明の他の実施の形態を示す制振建物の一
部の拡大立断面図である。

【図４】 図３に示した制振建物の地震時の作用を示す
立断面図である。

【図５】 本発明の従来の技術を示す建物の平面図であ
る。

【図６】 同、建物のコアの平面図である。

【符号の説明】

２ コア ７’ コアウォール ８ 境界梁（構造材） ８ａ 両端 １１ 制振建物 １３ ブレース材 １３ａ 一端 １３ｂ 他端 １６ オイルダンパー（制振ダンパー） １６ａ 一端 １６ｂ 他端 １８ 床スラブ １９ 鉄骨トラス ２０ 梁材 ２０ａ 両端 ２１ 斜材 ２３ 粘弾性ダンパー（制振ダンパー） ２５ 第一の板体 ２６ 第二の板体 ２７ 粘弾性体

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱と梁からなる架構本体の中心部に上下
   方向に貫通するコアが形成され、 該コアは、平面視した場合に、複数のコアウォールに分
   割され、 これらコアウォール間には、構造材が架設された構成と
   なっており、 なおかつ、制振ダンパーが、その一端が前記構造材の一
   部側に固定されるとともに、他端が前記コアウォール側
   に固定された状態で設けられていることを特徴とする制
   振建物。
2. 【請求項２】 請求項１記載の制振建物であって、 前記制振ダンパーはオイルダンパーであることを特徴と
   する制振建物。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の制振建物であっ
   て、 前記構造材は、前記コアウォール間を連結する境界梁と
   され、 該境界梁と同一の構面内に、一対のブレース材が、その
   一端が、前記境界梁の双方の端部にそれぞれ固定される
   とともに、他端が互いに対向配置されて接合された状態
   で設けられ、 前記制振ダンパーは、前記ブレース材の他端側と前記コ
   アウォールとの間に設けられていることを特徴とする制
   振建物。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載の制振
   建物であって、 前記制振ダンパーは粘弾性ダンパーであることを特徴と
   する制振建物。
5. 【請求項５】 請求項４記載の制振建物であって、 前記構造材は、前記コアウォール間を連結する床スラブ
   とされ、 前記粘弾性ダンパーは 該床スラブの下面に沿って設け
   られた第一の板体と、該第一の板体に平行に配置された
   第二の板体と、これら第一および第二の板体の間に介装
   された粘弾性体とを積層状態に配置した構成とされ、 前記床スラブの下方には、前記コアウォール間を連結す
   る梁材が設けられ、 該梁材の端部と前記第二の板体との間には、斜材が設け
   られていることを特徴とする制振建物。
6. 【請求項６】 請求項５記載の制振建物であって、 前記梁材および斜材は一体となってトラス構造を形成す
   ることを特徴とする制振建物。